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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik CNC-Fräse (Obenliegende Gantry) Zwei Spindeln elektrisch "synchronisieren"


Autor: Dominik (Gast)
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Hallo,
ich habe ein etwas älteres Projekt wieder aufleben lassen und bin gerade 
mitten im Bau meiner CNC-Fräse.

X und Z-Achse sind fast fertig, Sorgen macht mir noch die Y-Achse, diese 
soll beidseitig über Kugelumlaufspindeln angetrieben werden (Spindeln 
1605 sind auch schon im Bestand). Angetrieben werden sollen alle 4 
Spindeln mit Nema23 Steppern, 3Nm (ebenfalls schon am Lager).

Aber wie beide am besten "synchronisieren", damit sich das Portal nicht 
verzieht? Dabei schweben mir jetzt nicht unbedingt "Schrittverluste" 
vor, eher der einseitige Ausfall eines Treibers, Kabelbruch o.ä.
Der schlimmste Fall wäre wohl einseitig wird angetrieben und auf der 
anderen Seite liefert der Treiber Haltestrom weil z.B. kein Takt anliegt 
oder Richtungssignal abgerissen, etc...

Auf Grund des obenliegenden Gantry-Designs und der Vermeidung einer 
radialen Belastung der Spindelenden würde ich ungern über einen 
Zahnriemen synchronisieren. Auch wäre die Riemenführung dann sehr 
unästhetisch.
Abgesehen davon, dass dann wohl nur ein Motor in der Mitte besser wäre.

Da Hohlwellen-Drehgeber mit akzeptablen Auflösungen zur "exakten" 
Positionsermittlung im Moment nicht wirklich ins Budget passen, habe ich 
mir folgendes überlegt und würde das mal offen zur Diskussion stellen:

Meine Schrittmotore haben zwei Wellenenden rausgeführt. Folgende 
Drehgeber sind auch recht günstig zu beschaffen:

http://www.ekt2.com/pdf/96_ROTARY_ENCODER_HN38-06-N.pdf

Die 400 Pulse reichen zwar nicht um die Position "exakt" zu erfassen,
wären aber hinreichend genau um eine Beschädigung am Portal zu 
vermeiden. (Bei einer Spindelsteigung von 5mm entspricht ein Puls 
1,25/100mm). Wenn ich nun die Pulse auf beiden Seiten über einen 
separaten (weil sicherheitsrelevanten) µC mitzähle und vergleiche könnte 
man ja bei einer Differenz von >=2 Schritten z.B. die Enable-Eingänge 
der Endstufen abschalten und ein Not-Halt Signal an den Hauptkontroller 
ausgeben.

Damit würde da Portal dann rechnerisch um maximal 0,003° "verkanten" und
da wird die Steigungsabweichung zwischen den beiden Spindeln schon um 
Potenzen schlimmer sein.

Soweit der aktuelle Stand meines Brainstormings...

Wie habt ihr das bei Euren Fräsen gelöst?

Gruß Dominik

Autor: Route 6. (route_66)
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Dominik schrieb:
> Da .... und....nicht wirklich ins Budget passen, habe ich
> mir folgendes überlegt und würde das mal offen zur Diskussion stellen:

Sparen und dann richtig machen.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Dominik schrieb:
> Wie habt ihr das bei Euren Fräsen gelöst?

Zahnriemen.

Synchronisieren ist immer Scheisse:

Wenn man den Strom abstellt, springt ein Schrittmotor zur einen oder 
anderen Rastposition, je nach Zugbelastung.

Schaltet man dann wieder ein, springt er erneut, nun in die angesteuerte 
Vollschrittposition.

So addieren sich die Fehler bis der ganze Kram schräg steht und klemmt.

Wenn man das elektronisch verhindern will, braucht man keine 
Incrementalencoder, sondern Absolutwertencoder, zumindest absolut über 
den Bereich eines Vollschritts, und sauberen Code beim einschalten der 
erst mal die Lage korrigiert, was die üblichen G-Code-Router nicht tun.

Dominik schrieb:
> Wenn ich nun die Pulse auf beiden Seiten über einen
> separaten (weil sicherheitsrelevanten) µC mitzähle und vergleiche könnte
> man ja bei einer Differenz von >=2 Schritten z.B. die Enable-Eingänge
> der Endstufen abschalten und ein Not-Halt Signal an den Hauptkontroller
> ausgeben.

Ein ausreichend dimensionierter Schrittmotor verliert in Betrieb keine 
Schritte, auf diese Kontrolle kannst du also verzichten.

Es geht um den Moment der Aus-zeit und des Einschaltens.

Autor: Thomas (Gast)
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Dominik schrieb:
> Wie habt ihr das bei Euren Fräsen gelöst?

Eine Steuerung nehmen, welches einen Gantry bedienen kann.
Das bei der Referenzfahrt die Motoren ausrichtet.

NCDriveXT Basic.
www.4cam.de


Gruß Thomas

Autor: georg (Gast)
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Dominik schrieb:
> könnte
> man ja bei einer Differenz von >=2 Schritten z.B. die Enable-Eingänge
> der Endstufen abschalten und ein Not-Halt Signal an den Hauptkontroller
> ausgeben.

Es kann leicht sein, dass das öfter passiert, was dann ziemlich auf die 
Nerven geht - besser wäre es, im Betrieb den Unterschied auszugleichen. 
Bei solchen "elektronischen Getrieben" werden die Motoren so 
angesteuert, dass sie immer die gleiche Winkelstellung haben.

Man muss also die Möglichkeit haben, auf Anforderung beim einen oder 
anderen Motor einen Schritt auszulassen, der Rest ist Software.

Georg

Autor: Dominik (Gast)
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Route 6. schrieb:
> Sparen und dann richtig machen.

Dem stimme ich gewöhnlich zu, allerdings habe ich diesmal nur den Fokus 
auf die Komponenten gelegt, die für mich später schlecht korrigierbar 
sind wie Führungen, Spindeln und Anlageflächen... Andere Encoder, 
Closed-Loop, alles
Sachen, die man nachrüsten kann, bei schlechten Führungen hilf meist nur 
ne neue Fräse...

Michael B. schrieb:
> Wenn man das elektronisch verhindern will, braucht man keine
> Incrementalencoder, sondern Absolutwertencoder, zumindest absolut über
> den Bereich eines Vollschritts, und sauberen Code beim einschalten der
> erst mal die Lage korrigiert, was die üblichen G-Code-Router nicht tun.

Ich hatte über Anbaumessschieber nachgedacht, allerdings lösen die mein 
Problem nicht, weil die Daten doch etwas langsam über die üblichen 
Schnittstellen wandern.
Die Problematik mit der Einschaltstellung hatte ich auf dem Schirm und 
wollte mir die getrennte Ansteuerung der beiden Motoren sogar zu nutze 
machen um ggf. den 90° Winkel zwischen X und Y nachzujustieren indem das
Portal beidseitig Endschalter bekommt.

Thomas schrieb:
> NCDriveXT Basic.
> www.4cam.de
Das guck ich mir auf jeden Fall nochmal genauer an.

Michael B. schrieb:
> Ein ausreichend dimensionierter Schrittmotor verliert in Betrieb keine
> Schritte, auf diese Kontrolle kannst du also verzichten.

Das, wie gesagt, denke ich wird auch das kleinste Übel sein, der 
einseitige Ausfall eines Antriebs macht mir Sorgen, eben weil die 
Motoren schon recht kräftig sind.

georg schrieb:
> Man muss also die Möglichkeit haben, auf Anforderung beim einen oder
> anderen Motor einen Schritt auszulassen, der Rest ist Software.

Grundsätzlich könnte man natürlich anstatt den Not-Halt zu proben auch 
die Schrägstellung versuchen zu korrigieren, allerdings gehe ich davon 
aus, dass wenn die Achsen nicht mehr synchron stehen 
höchstwahrscheinlich ein schwerwiegender Fehler vorliegt. Auch sehe ich 
das Problem, dass wenn es einseitig Abweichungen gibt, eine Korrektur 
der anderen Seite wahrscheinlich einen Versatz zwischen Werkzeug und 
Bauteil bedeutet.

Vllt.sollte ich noch dazu sagen, dass die Fräse vordringlich für Alu zum 
Einsatz kommt und ich noch guter Dinge bin, dass auch Automatenstahl 
funktionieren wird.

Gruß Dominik

Autor: Uwe (Gast)
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Hi,
so als Billigvariante könnte man doch über 2 10-Gang Potis in einer 
Brücke nachdenken. Über einen OV + ADC wäre die Achskorrektur in 
Software gut möglich.

Viel Erfolg, Uwe

Autor: Bastler (Gast)
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Ich fahre das Portal nach dem erstmaligen Einschalten in den 
mechanischen Anschlag, dann ist alles wieder rechtwinklig ausgerichtet.

Autor: Gabriel M. (gabse)
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Dominik schrieb:
> der einseitige Ausfall eines Treibers, Kabelbruch o.ä.

Motoren in Reihe an einem treiber?

Autor: Dominik (Gast)
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Uwe schrieb:
> Hi,
> so als Billigvariante könnte man doch über 2 10-Gang Potis in einer
> Brücke nachdenken. Über einen OV + ADC wäre die Achskorrektur in
> Software gut möglich.
>
> Viel Erfolg, Uwe

Ist in der Tat eine gute Idee,
hab ich mal so mit einem Nadelventil gemacht, allerdings ist der 
Verfahrweg hier etwas über 500 mm, macht 100 Umdrehungen, es war auch 
immer etwas tricky die potis einzumessen, da auch die linearen nicht 
ganz so linear sind.

Bastler schrieb:
> Ich fahre das Portal nach dem erstmaligen Einschalten in den
> mechanischen Anschlag, dann ist alles wieder rechtwinklig ausgerichtet.

Brutal! Na ja, sind bei 3nm und 5 mm steigung 34kg pro Seite, also 
sicher nicht so tragisch :-)
Aber genug um das portal auf den Schlitten zu verdrehen...

Gabriel M. schrieb:
> Dominik schrieb:
> der einseitige Ausfall eines Treibers, Kabelbruch o.ä.
>
> Motoren in Reihe an einem treiber?

Ist es tatsächlich so einfach?
Wie verhalten die sich in Reihe beim Mikroschrittbetrieb? Außer dass die 
Spannung verdoppelt werden muss?

Gruß Dominik

Autor: Peter H. (peterhofbauer)
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Hallo,
die beiden Motoren benötigen je einen eigenen Treiber.
Totalausfall kann man am einfachsten an der Stromaufnahme des Treiber 
erkennen.
Gruß Peter

Autor: Stephan (Gast)
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Ich habe auch eine obenliegende Gantry. Ohne Bestromung sollte das 
Portal steif genug sein um gerade zu liegen. Ich synchronisiere momentan 
nicht. Die achsen laufen einzeln. Allerdings will ich später umbauen, so 
das eine Achse als Slave unter Mach3 läuft. Dann wird sie nachgeführt. 
das bedingt aber das beide eine eigene Erkennung der Nullposition ahben. 
Dazu habe ich Reflexkoppler genommen. Diese lassen sich mit 
Stellschraube verschieben.

Autor: Pieter (Gast)
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moin moin,

als Messpunkte die Spindel zu nehmen ist ungünstig.
Lokal auf der Traverse messen ist ortsunabhängig.
Dazu "einfach" auf einer Seite einen Laserpointer anbauen, der auf der 
anderen Seite auf 2 Fotoelemente leuchtet.
Wird durch Krafteinwirkung der Traverse aus der ortogonalen Lage 
verdreht, kann über die 2 Fotoelemente bestimmt werden, wie 
gegengesteuert werden muss. Dazu kommt auf einer Seite ein Schritt zum 
Ausgleich extra.

VG
Peter

Autor: Harald W. (wilhelms)
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Dominik schrieb:

> Ich würde ungern über einen
> Zahnriemen synchronisieren.

Dann nimm doch eine Welle mit zwei Kegelräder.

Autor: Stephan (Gast)
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Pieter schrieb:
> moin moin,
>
> als Messpunkte die Spindel zu nehmen ist ungünstig.
> Lokal auf der Traverse messen ist ortsunabhängig.
> Dazu "einfach" auf einer Seite einen Laserpointer anbauen, der auf der
> anderen Seite auf 2 Fotoelemente leuchtet.
> Wird durch Krafteinwirkung der Traverse aus der ortogonalen Lage
> verdreht, kann über die 2 Fotoelemente bestimmt werden, wie
> gegengesteuert werden muss. Dazu kommt auf einer Seite ein Schritt zum
> Ausgleich extra.
>
> VG
> Peter

So geht es natürlich auch ! Muss ich mir mal kostruktiv durch den Kopf 
gehen lassen.
Dauert bei mir aber noch etwas. Der Hausumbau ist nicht mal zu 50% 
fertig.

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Pieter schrieb:
> Dazu "einfach" auf einer Seite einen Laserpointer anbauen, der auf der
> anderen Seite auf 2 Fotoelemente leuchtet.

Es wird hier immer abstruser.

Wo soll denn der sich mit bewegende Laserpointer befestigt sein, wenn 
nicht an der Traverse ?
Und wenn die sich verdreht, zeigt auch der Laser in die verdrehte 
Richtung, und damit immer noch genau zwischen die Photodioden die am 
anderen Ende der Travser montiert sind, wo auch sonst, denn die Traverse 
wird sich zunächst mal nicht VERBIEGEN.

Bitte bleib bei deinem Legobaukasten, von Mechanik hast du keine Ahnung.

Es gibt überhaupt keinen Grund, eine Gantry zu überwachen, wenn die 
Schrittmotoren ausreichend ausgelegt und angesteuert sind, dann 
verlieren sie nämlich keine Schritte, und sind sie nicht ausreichend, 
ist die ganze Konstruktion Murks, ein Schrittverlust führt bei 
nicht-orthoganalen Fräsbahnen zu fehlerhaft gefräster Oberfläche, da 
kann man nicht nachträglich korrigieren, der Ditscher ist drin.

Ausserdem, wenn ein Schrittmotor erst mal aus dem Tritt kommt, kann man 
nicht einfach einen Schritt nachschieben, schliesslich fährt der Motor 
normalerweise so schnell, daß er eine Beschleunigungs- und Abbremsrampe 
benötigt um die Masseträgheit zu schaffen, und hat es schon beim letzten 
Schritt nicht geschafft, warum also bei diesem zeitlich mittenrein 
hauenden und damit doppelt so schnellen Schritt ? Man müsste beide 
Motoren stoppen und neu beschleunigen und hat dann nicht einen sondern 
hunderte Schritte Fehler im System. Vergesst einfach die ganze Theorie 
daß Schrittmotorfehler korrigierbar wären. Sie dürfen nicht auftreten. 
Punkt.

: Bearbeitet durch User
Autor: Harry (Gast)
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Miss doch AN den Motoren, ob die Strompulse kommen. Die 
Wahrscheinlichkeit, daß ein Motor selber defekt ist, ist recht gering.

Autor: Stephan (Gast)
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Michael B. schrieb:
> o soll denn der sich mit bewegende Laserpointer befestigt sein, wenn
> nicht an der Traverse ?

zb. an der Seitenwange

Michael B. schrieb:
> denn die Traverse
> wird sich zunächst mal nicht VERBIEGEN.

Das nicht aber beim Einschalten rasten die Motoren in die nächste 
Vollschrittposition und die Richtung ist nicht definiert. Daher ist es 
sinnvoll die Achsen zu synchroniesieren.

Michael B. schrieb:
> da
> kann man nicht nachträglich korrigieren, der Ditscher ist drin.

Darum geht es auch nicht, sondern um den Ausgleich beim Anfahren der 
Referenzposition VOR dem Fräsjob. Aber vielleicht bist Du mit Deinem 
Lego noch nicht so weit gekommen, das es notwendig wäre.

Michael B. schrieb:
> Bitte bleib bei deinem Legobaukasten, von Mechanik hast du keine Ahnung.

Naja er hat Seine Fräse selbst gebaut und die Steuerung selbst 
programmiert. Aber nicht mit Lego. Er swis schon wovon er redet.
Du solltest vielleicht auch mal über deinen Tellerrand schauen.

Autor: Pieter (Gast)
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das ist schön :
laberkopp
Nomen est omen

nur zur Info:
Habe jahrelang Portalkrane ( https://de.wikipedia.org/wiki/Portalkran ) 
im Seehafen gewartet.

>>Traverse wird sich zunächst mal nicht VERBIEGEN.

Das ist nur eine Frage der einwirkenden Kraft.
Und ob die im Vorfeld ausreichend groß angesetzt ist?

Autor: Dominik (Gast)
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Peter H. schrieb:
> die beiden Motoren benötigen je einen eigenen Treiber.

Stephan schrieb:
> Ohne Bestromung sollte das
> Portal steif genug sein um gerade zu liegen.

Sehe ich auch so, was wie gesagt zu dem befürchteten Problem führt, dass 
eigentlich nur dann auftritt wenn einer "blockiert".
Wenn er nicht bestromt ist, wird er mir leichtem Versatz mitgezogen, 
dass
wäre weniger tragisch.

Pieter schrieb:
> Dazu "einfach" auf einer Seite einen Laserpointer anbauen, der auf der
> anderen Seite auf 2 Fotoelemente leuchtet.

Ja, die Anführungsstriche sind berechtigt, es bedarf sicher ein paar 
technischer Raffinessen um da einen Versatz von ein paar Hundertstel mm 
auszumachen, insbesondere, da sich mein Portalbalken wahrscheinlich 
unbeeindruckt zeigen wird, der ist als Torsionskasten mit hochfestem Alu 
ausgeführt und ist zusätzlich mit ner 20mm Stahlplatte aus C45 
verstärkt...   Die Verdrehung würde ich wohl gegen das Gestell messen 
müssen, da das schwächste Glied die 25er Linearführungen und Ihre 4 
Wagen sind.

Michael B. schrieb:
> Vergesst einfach die ganze Theorie
> daß Schrittmotorfehler korrigierbar wären. Sie dürfen nicht auftreten.
> Punkt.

Werden Sie auch nicht auf Grund von Überlastung. Wie gesagt, meine Sorge 
ist der Ausfall eines Motors auf einer Seite, schlimmstenfalls mit 
"Haltestrom".

Harry schrieb:
> Miss doch AN den Motoren, ob die Strompulse kommen. Die
> Wahrscheinlichkeit, daß ein Motor selber defekt ist, ist recht gering.

Ja, das ist zwar komplizierter aber auch denkbar! (Wobei ich glaube, 
dann nehme ich doch eher die 2 Encoder im Eingangspost für 20€ aus 
Fernost) :-)

Pieter schrieb:
> Das ist nur eine Frage der einwirkenden Kraft.
> Und ob die im Vorfeld ausreichend groß angesetzt ist?

Das wäre ein guter Aufhänger um Mal die ganzen Überlegungen zum 
Flächenmoment 2. Grades bei unterschiedlicher Materialpaarung 
rauszukramen... Oder besser auch nicht, dann wird mir nur wieder übel 
und das ursprüngliche Thema rückt in weite Ferne...

Also bislang gefiel mir der Vorschlag mir der Reihenschaltung fast am 
Besten, allerdings kann ich die Motoren dann nicht separat fahren und 
habe einen Treiber mit doppeltem Spannungsbedarf bei ungeklärten 
Auswirkungen auf den Mikroschrittbetrieb - scheint vorerst keine Option 
zu sein.

Die Encoder auf der 2. Wellenachse des Schrittmotors würden zumindest 
das "gegeneinander" arbeiten erkennen, fällt eine Wellenkupplung o.ä. 
aus, ist das nicht zu detektieren, eigentlich müssten die Encoder auf 
die andere Seite der Spindel, aber da ist keine Montagemöglichkeit. 
Zusätzlich bleibt das Problem der ggf. unterschiedlichen Spindelsteigung 
(Toleranz), was notfalls noch mit Teach-In lösbar wäre...

Eine beidseitige Lasermessung zwischen Grundgestell und Portal wäre 
natürlich top, aber für Lasersensoren die das zu leisten vermögen kann 
ich eine komplette Fräse kaufen (Ich arbeite im QM-Bereich und habe 
schon einige in der Hand gehalten).

Anbaumesschieber sind wie gesagt zu langsam, wären für´s Teach-In und 
die Positionskontrolle aber wiederum "nice to have"...

Allmählich dämmert mir, es wird wohl eher eine Entscheidung Risiko oder 
"Sparen" werden, aber auch dann wüsste ich jetzt noch nicht 100% welcher 
Ansatz dann am Besten ist.

Eine kleine Bitte hätte ich noch: Der Wissens- und Erfahrungsstand der 
unterschliedlichen Forenteilnehmer ist ebenfalls unterschiedlich. Es 
wäre schade den Thread, wie so viele zuvor, zunichte zu machen um einen 
Schlagabtausch durchführen zu können. Grundsätzlich sind alle Ideen 
erstmal gut, manchmal benötigen Sie einer Verfeinerung, manchmal werden 
Sie verworfen. Und wenn Sie dann im aktuellen Projekt nicht 
untergebracht werden kommt irgendwann der Tag wo die Idee vllt. zu einer 
anderen Lösung passt und dort sogar vllt. den Königsweg darstellt. Denn 
auch ich muss mir öfter vor Augen halten, dass die starren 
Vorgehensweisen, die man gelernt hat gelegentlich besser durch 
Kreativität gelöst werden könnten.

Also bitte weiterhin alle Ideen posten. Danke!

Gruß Dominik

Autor: Sven J. (svenj)
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Moin,

hätte noch einige AEDA-3300-TBK abzugeben.

Älter, aber lösen 30k Schritte pro Umdrehung auf.

Interesse?

--
 SJ

Autor: Stephan (Gast)
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Sven J. schrieb:
> aber lösen 30k Schritte pro Umdrehung auf

alter Schwede.

Autor: Michael B. (loetmichel)
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Ich würde es überhaupt nicht elektronisch synchronisieren Du addierst 
nur "point of failure"s statt sie zu eleminieren. Entweder Zahnriemen 
oder Königswelle.

http://www.cyrom.org/palbum/main.php?g2_itemId=708...
http://www.cyrom.org/palbum/main.php?g2_itemId=708...

http://www.cyrom.org/palbum/main.php?g2_itemId=459...

Die sorgen mit der seitlichen belastung kannst Du vergessen wenn du die 
riemen/wellen "mit Spiel" machst. auf einen halben Zahn des Riemenrades 
pro Seite kommts ja nicht an wenns nur das Zerreissen des Portals 
verhindern soll.

Im übrigen ist genau jene Maschine aus den Bildern verreckt als der 
Käufer sie ein paar monate mit einem Treiber auf einen Stepper betrieben 
hat, weil der Andere gestorben war. Nach 2 monaten (!) is der Zahnriemen 
gerissen und
dann hat die funktionierende Spindel das Portal schiefgezogen und 
geknackt.

Michael.

Autor: Dominik (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Die sorgen mit der seitlichen belastung kannst Du vergessen wenn du die
> riemen/wellen "mit Spiel" machst. auf einen halben Zahn des Riemenrades
> pro Seite kommts ja nicht an wenns nur das Zerreissen des Portals
> verhindern soll.

Michael B. schrieb:
> Im übrigen ist genau jene Maschine aus den Bildern verreckt als der
> Käufer sie ein paar monate mit einem Treiber auf einen Stepper betrieben
> hat, weil der Andere gestorben war. Nach 2 monaten (!) is der Zahnriemen
> gerissen und
> dann hat die funktionierende Spindel das Portal schiefgezogen und
> geknackt.

Also lautet der Vorschlag Riemen oder Welle nicht zur Synchronisation 
sondern mit gleich mit nur einem Motor?

Zahnriemen gefällt mir nicht so gut, bei der Portalbreite kommt dann die 
Steigungsabweigung vom Zahnriemen noch zu den Abweichungen der Spindeln.
wenngleich diese auch vernachlässigbar klein sein wird. Allerdings 
wollte ich mir auch die radiale Belastung ersparen. Das wäre zumindest 
bei einer Welle (größtenteils) gegeben. Vorteil Riemen ist natürlich bei 
entsprechender Vorspannung und geeignetem Profil die Spielfreiheit.
Bei der Welle mache ich mir dann allerdings wieder etwas mehr Sorgen um 
das generelle Spiel: Vollschritt bei 5mm sind 0,025mm Weg (1,8°), das 
wäre mir schon zu viel Spiel wenn bei einem 200er Kegelrad ein Zahn 
"fehlen" würde. Die Oberflächen sehen dann bei Richtungswechseln auch 
eher mau aus.

Was ich jetzt auf den Bildern nicht gesehen habe ist welche Spindeln da 
im Einsatz sind? Trapez? (Ich habe Kugelgewinde, die sind im allgemeinen 
nicht selbsthemmend).

Sven J. schrieb:
> Moin,
>
> hätte noch einige AEDA-3300-TBK abzugeben.
>
> Älter, aber lösen 30k Schritte pro Umdrehung auf.
>
> Interesse?

Ok, falls es mir irgendwie gelingen sollte das Signal zu verarbeiten, 
wäre die Lösung natürlich allererste Sahne, theoretisch könnte ich damit 
beide Motoren über den ganzen Bereich so fahren, dass das Portal 
"gerade" bleibt.
Ist die Steigungsabweichung bei beiden Spindeln konstant und linear 
"easy going", ansonsten wird das ne verdammte große unsigned long 
look_up_table[3000000] :-)
Respektive unsigned long lut[2][3000000] um auch gleich noch die 
Spindelabweichungen zu kompensieren ;-)
Das müsste ich dann auf jeden Fall auf den Steuer-PC auslagern.

Autor: Peter (Gast)
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Dominik schrieb:
> Brutal! Na ja, sind bei 3nm und 5 mm steigung 34kg pro Seite, also
> sicher nicht so tragisch :-) Aber genug um das portal auf den Schlitten
> zu verdrehen...

Glaub du hast eine Null vergessen.
3Nm x 2 x Pi / 0,005m = 3770 N
Beim Wirkungsgrad von ca. 0,8 komme ich da auf ca 307 kg

Autor: Peter (Gast)
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So da ich ja nicht nur korrigieren will sondern auch einen produktiven 
Beitrag leisten... Ich habe auch gerade eine Portalfräse konstruiert und 
gebaut. Nachdem ich bei YouTube die Maschinen von Alex CNC und Sebastian 
End gesehen habe, habe ich mich auch für nur eine KGS entschieden. Die 
von Sebastian End vorgestellten JMC Ihsv57 sind Servos die wie ein 
Schrittmotor angesteuert werden. Nachteil ist die Parametrierung ist 
sehr aufwendig. JMC Ihss57 lassen sich genau so ansteuern, sind aber 
leichter zu parametrieren. Beide haben einen Alarmausgang und melden 
können einen Fehler erzeugen wenn die gewünschte Position nicht erreicht 
wurde. Kosten mäßig recht interessant und sehr leistungsstark

Autor: Dominik (Gast)
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Peter schrieb:
> Dominik schrieb:
>> Brutal! Na ja, sind bei 3nm und 5 mm steigung 34kg pro Seite, also
>> sicher nicht so tragisch :-) Aber genug um das portal auf den Schlitten
>> zu verdrehen...
>
> Glaub du hast eine Null vergessen.
> 3Nm x 2 x Pi / 0,005m = 3770 N
> Beim Wirkungsgrad von ca. 0,8 komme ich da auf ca 307 kg

Schuldig, da kann ich mich nicht rausreden...

War mir irgendwie beim schreiben schon so komisch wenig, hatte fast 
angst mich verkonstruiert zu haben, mit dem schub haette man stahl ja 
bestenfalls gravieren können ;-)

Autor: Michael B. (loetmichel)
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Dominik schrieb:

> Also lautet der Vorschlag Riemen oder Welle nicht zur Synchronisation
> sondern mit gleich mit nur einem Motor?

Nein, der Vorschlag lautete 2 Motoren und mechanische Synchronisierung 
per Welle oder Riemen. Das mit dem "kaputt nach 2 Monaten" war nur ein 
Hinweis darauf daß man den Verschleiss an den reimen gerne überschätzt.

Der Sync-Riemen muss ja im normalbetrieb keienrlei Kräfte aufnehmen, der 
läuft "leer" mit. Deshalb ist da auch jeglisches Spiel egal solange es 
insgesamt kleiner als 4/2 Vollschritte der Stepper ist.

> Was ich jetzt auf den Bildern nicht gesehen habe ist welche Spindeln da
> im Einsatz sind? Trapez? (Ich habe Kugelgewinde, die sind im allgemeinen
> nicht selbsthemmend).

Kugelgewinde Isel 16*4mm

Hier das andere Ende der Spindeln:

http://www.cyrom.org/palbum/main.php?g2_itemId=755...

Hier eine Gesamtansicht:

http://www.cyrom.org/palbum/main.php?g2_itemId=493...

Und hier ein kurzes Video der Maschine in Aktion beim neuen Besitzer des 
Shops kurz bevor einer der Stepper-Endstufen ausgefallen ist:

Youtube-Video "sauuuug"


Michael.

Autor: Alex (Gast)
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Hi,

Den Gedanken hatte ich mir auch schon mal machen müssen.
Ich würde zwei Inkrementalgeber mit Index an die Wellenenden schrauben 
und eine externe Steuerung("Zwischenplatine") bauen, die bei Differenz 
zwischen beiden Encodern abschaltet.
Zur "Initial Synchronisation" muss die Steuerung einen Homing-Betrieb 
können, bei der die Steuerung unabhängig vom Computer die Motore beide 
gleichmäßig drehen kann, bis sie in ihren Encoder-Index laufen. Sobald 
die Absolute Position bekannt ist muss die Steuerung die Position eines 
Motors korrigieren und danach das Kommando an den PC abgeben.
Da diese externe Steuerung die Step/Dir Signale vom PC bekommt und 
weiterleitet könnte sie auch gleich dazu benutzt werden um den 
Steigungsunterschied zwischen beiden Spindeln auszugleichen.
In EMC ließe sich das alles wahrscheinlich ganz gut integrieren.

P.S.: hi Löti ;)

schönen Gruß,
Alex

Autor: Dominik (Gast)
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Michael B. schrieb:
> Nein, der Vorschlag lautete 2 Motoren und mechanische Synchronisierung
> per Welle oder Riemen. Das mit dem "kaputt nach 2 Monaten" war nur ein
> Hinweis darauf daß man den Verschleiss an den reimen gerne überschätzt.
>
> Der Sync-Riemen muss ja im normalbetrieb keienrlei Kräfte aufnehmen, der
> läuft "leer" mit. Deshalb ist da auch jeglisches Spiel egal solange es
> insgesamt kleiner als 4/2 Vollschritte der Stepper ist.

Ok, jetzt habe ich es verstanden, genauer gesagt muss die Konstruktion 
dann sogar ein "definiertes" Spiel haben, genug damit beide Motoren 
ungehindert ihren Dienst verrichten können, aber gerade wenig genug um 
im "Schlepp- betrieb" das Portal nicht zu verziehen.

Alex schrieb:
> Da diese externe Steuerung die Step/Dir Signale vom PC bekommt und
> weiterleitet könnte sie auch gleich dazu benutzt werden um den
> Steigungsunterschied zwischen beiden Spindeln auszugleichen.

Ja, mit der externen Platine bin ich gedanklich auch noch nicht durch, 
ich habe mal zwei von den China-Encodern aus dem Eröffnungspost 
geordert, wenn se nix taugen kommen die irgendwann zur Drehzahlerfassung 
an den konventionellen Werkzeugmaschinen im Keller zum Einsatz. Aber im 
Moment hoffe ich mal noch, dass das Quadratursignal einigermaßen 
"sauber" ist, dann lassen sich vielleicht über die Flankenwechsel auch 
mehr als die 400 "Pulse" auslesen und eine Kompensation der 
Spindelabweichung würde mit 1600 "Schritten" schon im Bereich des 
sinnvollen liegen.

Mal abwarten...

Gruß Dominik

Autor: Christian B. (luckyfu)
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Ich hab meinen 3D Drucker mit 2 Z-Spindeln ausgerüstet. Beide haben 
einen eigenen Motor, beide sind über Zahnriemen verbunden. Tut man dies 
nicht verzieht sich das Gerät im stromlosen Zustand bei Krafteinwirkung.
Wenn du die Motoren jedoch mechanisch koppelst musst du das auch 
elektronisch tun.
Dafür gibt es mehrere Wege: der einfachste ist: Einen Treiber, beide 
Motoren Parallel (!) an diesen klemmen, fertig.
der andere: Jeder Motor bekommt einen eigenen Treiber, beide Treiber 
erhalten die selbe Spannung und die selben Ansteuersignale.
Der Zahnriemen muss gespannt sein (Bei Mädler gibt es ein onlinetool zur 
Berechnung) damit das funktioniert.

Das elektronisch nachzukorrigieren ist mit Sicherheit aufwändiger, als 
die Zahnriemenlösung. Die geht nur nicht, wenn die Spindeln 
entgegengesetzt drehen, das hoffe ich aber mal nicht.
Einen Zahnriemen kann man auch, entsprechende Umlenkpunkte 
vorrausgesetzt, um die Ecke legen, was der Flexibilität durchaus 
zuträglich ist. Unendlich lang kann man sie aber nicht machen.

Autor: Alex (Gast)
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Moin,
Was kosten denn diese chinesischen Encoder?
Ich nutze die WEDL5541 Encoder von Nanotec in einer anderen Anwendung 
und die funktionieren ganz gut. Die haben 1000 Striche (4000 counts / 
Umdrehung) und ein Index Signal. Der RS422 Treiber ist schon drinnen. 
Habe gesehen, dass die bei Nanotec inzwischen 70€ kosten - evtl. gibt es 
die auch woanders?

Die mechanische Koppelung oder Koppelung über Parallelschaltung wäre für 
mich keine Option, weil der Steigungsunterschied "normaler" 
Kugelgewindespindeln schon recht groß sein kann.

schönen Gruß,
Alex

Autor: Stephan H. (stephan-)
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Christian B. schrieb:
> Ich hab meinen 3D Drucker mit 2 Z-Spindeln ausgerüstet. Beide haben
> einen eigenen Motor, beide sind über Zahnriemen verbunden. Tut man dies
> nicht verzieht sich das Gerät im stromlosen Zustand bei Krafteinwirkung.

Kein Wunder bei den fragilen Konstruktionen. Vermutlich wiegt bei uns 
das Portal so viel wie der ges. 3D Drucker. :-)
UND NEIN mit einem Zahnriemen genug Vorspannung zu haben um 1m zu 
überbrücken ist alles andere als trivial. Da ensteht so viel Kraft das 
die Fest/Loselager, das die nicht lange halten werden. UND da kommt dann 
schon das Problem mit den Schwingungen des Zahnriemens auf den Tisch. 
Also alles nicht so ganz ohne. Bei den 10cm Deiner Z Achse  ist das 
Spielerei.

Autor: Dominik (Gast)
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Christian B. schrieb:
> Ich hab meinen 3D Drucker mit 2 Z-Spindeln ausgerüstet. Beide haben
> einen eigenen Motor, beide sind über Zahnriemen verbunden. Tut man dies
> nicht verzieht sich das Gerät im stromlosen Zustand bei Krafteinwirkung.

Mein 3D-Drucker hat sogar 3, Spindeln in der Z Achse, aber nur einen 
Motor. Sind aber 12x3er Trapezgewinde. Alles über Riemen verbunden. 
Gedruckt habe ich mit kleiner Druckplatte auch lange mit einer, klar die 
übliche Aufhängung ist „wackelig“ aber fürs Drucken hat’s gelangt, 
seitdem die massive 10mm aluplatte drin ist geht‘s aber nur noch mit 
dreien.

Da man pro Druck auch nur einmal hoch und runter muss, langte mir da die 
„einfache“ variante mit tr-spindeln, so stürzt der Tisch auch nicht ab 
wenn der Strom ausfällt...

Alex schrieb:
> Moin,
> Was kosten denn diese chinesischen Encoder?

direkt aus china <10euro ;-)

Autor: Alex (Gast)
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Hi,

Bei dem Preis wirklich verlockend!
Im PDF steht nichts vom Index Signal, aber auf der Shop-Seite steht was 
von A,B,Z. Das wäre evtl. zu klären ob da nun ein Index vorhanden ist 
oder nicht...
2014 habe ich meine Encoder bei Nanotec für 42 € gekauft - jetzt 68€ ist 
schon irgendwie dreist.
Such bei Aliexpress mal nach "CALT Micro Optical Encoder Module". Die 
sind den Nanotec Dingern sehr ähnlich - aber gibt es keine 5/6.35mm 
Bohrung zur Auswahl. Vielleicht ja auf Nachfrage...

schönen Gruß,
Alex

Autor: Dominik (Gast)
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Hallo,
ein kleiner Zwischenbericht: Der erste Encoder aus CN ist eingetroffen,
auf Grund begrenzter Zeit nur ein sehr rudimentärer Testaufbau (Bild 
66), lässt aber hoffen:

Der Getriebemotor sollte mit 150 upm laufen, gemäß Bild 67 ist die 
Periode aber nur 896us lang, also läuft er im Leerlauf mit ~167 upm.
Die Periodenlänge springt deutlich, schiebe ich vorerst auf den 
Getriebemotor, der "hört" sich auch schwer nach "unrund" an. Ist mit 
Sicherheit auch weder ein Präzisionsgetriebe drin noch würde das Teil 
ohne Getriebe rundlaufen ;-)

Aber: die Flankenwechsel der beiden Signal stehen sauber 1/4 und 1/2 
versetzt zur Gesamtperiode, damit lässt sich bei Auswertung aller 
Flankenwechsel wahrscheinlich eine Auflösung von 1600 Digits pro 
Umdrehung realisieren, das würde mir - wie oben erwähnt - genügen.
(Macht rechnerisch 3.125*10^-3 mm für die Positionsbestimmung)

Die Verarbeitung scheint auch äußerlich gar nicht so schlecht zu sein,
hoffentlich kein Glückstreffer.

Denke ich werde die Encoder zum Verbau vorsehen und mal gucken wie sich 
das in der Praxis ausgeht.

Ein Indexsignal ist übrigens nicht vorhanden.

Gruß Dominik

Autor: Dominik (Gast)
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Hallo,
leider hat es etwas gedauert, aber allmählich geht es mit der Fräse auf 
die Zielgerade. Der Maschinenrahmen ist letzte Woche fertig geworden und 
jetzt extern zum Überfräsen der Flächen und Bohren der Kernlöcher für 
die Lager und Linearführungen.

Damit kommt die Problematik der Synchronisation der beiden Achsen wieder 
ein Stück näher...

Mir ist da noch was eingefallen (ungeachtet des Mehrwertes wenn ich 
Encoder nehme):
Das in Reihe schalten der Schrittmotore selbst ist ja bereits oben 
diskutiert und verworfen worden, was aber gehen sollte ist doch das in 
Reihe schalten der Eingänge der Endstufen.
Somit wäre ja zumindest, bis auf den Fall, dass eine der Endstufen 
"intern" ausfällt die Gefahr gebannt, dass ein Motor blockiert und der 
andere das Portal verzieht.

Wie würdet Ihr das in Reihe schalten lösen, einfach 10V auf die 
Reihenschaltung der Optokopppler geben und dann mit einem Transistor 
oder Mosfet auf GND ziehen? Oder bedarf es da wohl etwas mehr Elektronik 
um die 16mA max. nicht zu überschreiten?

Gruß Dominik

Autor: Michael B. (laberkopp)
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Dominik schrieb:
> Somit wäre ja zumindest, bis auf den Fall, dass eine der Endstufen
> "intern" ausfällt die Gefahr gebannt, dass ein Motor blockiert und der
> andere das Portal verzieht.

Nein.

Es gibt viele Arten von Ausfall.

Autor: georg (Gast)
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Dominik schrieb:
> die Gefahr gebannt, dass ein Motor blockiert und der
> andere das Portal verzieht.

Wenn das nicht nur einfach eine Blockade ist, sondern zu einem 
bleibenden Schaden führen kann, wird es kompliziert - die Überwachung, 
ob sich die Mechanik (!) synchron bewegt könnte aufwendiger werden als 
der Antrieb selbst, z.B. Encoder an beiden Antrieben und eine 
elektronische Überwachung.

Besser wäre es, konstruktiv zwar nicht das Blockieren, aber auf jeden 
Fall einen Schaden auszuschliessen.

Michael B. schrieb:
> Nein.
>
> Es gibt viele Arten von Ausfall.

Sogar nicht-elektrische. Läuft ein Antrieb schwerer, z.B. durch Schmutz 
oder Späne, könnte dieser Motor Schritte verlieren, der andere nicht, 
und so wird alles noch viel schlimmer.

Georg

Autor: Dominik (Gast)
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georg schrieb:
> Besser wäre es, konstruktiv zwar nicht das Blockieren, aber auf jeden
> Fall einen Schaden auszuschliessen.

Prinzipiell bleibt wahrscheinlich nur die Variante mit den Encodern
auf der jeweils gegenüber liegenden Spindelseite, eine Reduzierung der 
Vorschubkraft unter die maximale Belastbarkeit der Linearlager bei 
Torsionsbeanspruchung würde ja den konstruktiven Vorteil des Systems 
eliminieren.


Ich denke mal die Reihenschaltung verhindert zumindest das 
Kabel-Ab-Problem,
ist aber dann auch eher den Aufwand nicht wert, wenn die Encoder eh 
Pflicht sind... Danke.

Ich denke ich werde die Encoder-Lösung dann so umsetzen:
Pflicht:
- Eigene Platine mit eigener CPU (ein Attiny sollte reichen)
- Error-Ausgang Active Low, mit PullDown (für den Fall des 
Stromausfalles der Platine)
- Signaleingänge für Puls/Richtung
- Signalausgänge für Puls/Richtung/vllt. Enable
- Encoder-Eingänge für die beiden Antriebe
- Einfacher Abgleich vom Pulseingang zum Encodereingang mit Trennung der 
Pulsfolge bei Abweichungen
Kür:
- Datenschnittstelle zur Positionsabfrage


Gruß Dominik

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